JP2020017685A - 基板処理装置及びプラズマシースの高さ制御方法 - Google Patents

基板処理装置及びプラズマシースの高さ制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡易な構成でフォーカスリングの交換サイクルを長期化すること。【解決手段】基板載置部は、被処理基板を載置する載置面が上面に設けられている。支持部は、内部に伝熱媒体用の流路が形成され、基板載置部を支持する。厚さ可変層は、基板載置部と支持部との間に設けられ、所定の処理により膨張または収縮して厚さが変化する。制御部は、所定の処理を実施して前記厚さ可変層の厚さを制御する。【選択図】図２

Description

本開示は、基板処理装置及びプラズマシースの高さ制御方法に関するものである。
特許文献１には、半導体ウェハの外周部に設置されたフォーカスリングを、消耗に応じて上昇させる技術が提案されている。
特開２００８−２４４２７４号公報
本開示は、簡易な構成でフォーカスリングの交換サイクルを長期化することができる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、基板載置部と、支持部と、厚さ可変層と、制御部とを有する。基板載置部は、被処理基板を載置する載置面が上面に設けられている。支持部は、内部に伝熱媒体用の流路が形成され、基板載置部を支持する。厚さ可変層は、基板載置部と支持部との間に設けられ、所定の処理により膨張または収縮して厚さが変化する。制御部は、所定の処理を実施して前記厚さ可変層の厚さを制御する。
本開示によれば、簡易な構成でフォーカスリングの交換サイクルを長期化することができる。
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成の一例を示す概略断面図である。 図２は、第１実施形態に係る載置台の概略的な要部構成の一例を示す概略断面図である。 図３Ａは、第１実施形態に係る収縮材料の温度による収縮の一例を示す図である。 図３Ｂは、第１実施形態に係る収縮材料の温度による収縮の一例を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る厚さ可変層の温度と膜厚の変化の一例を示す図である。 図５Ａは、第１実施形態の作用及び効果の一例を説明する概要図である。 図５Ｂは、第１実施形態の作用及び効果の一例を説明する概要図である。 図５Ｃは、第１実施形態の作用及び効果の一例を説明する概要図である。 図６は、第１実施形態に係る厚さ可変層の厚さの制御の流れを示す図である。 図７は、第２実施形態に係る載置台の概略的な要部構成の一例を示す概略断面図である。 図８は、第２実施形態に係る厚さ可変層の温度と膜厚の変化の一例を示す図である。 図９Ａは、第２実施形態の作用及び効果の一例を説明する概要図である。 図９Ｂは、第２実施形態の作用及び効果の一例を説明する概要図である。 図９Ｃは、第２実施形態の作用及び効果の一例を説明する概要図である。
以下、図面を参照して本願の開示する基板処理装置及びプラズマシースの高さ制御方法の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する基板処理装置及びプラズマシースの高さ制御方法が限定されるものではない。
ところで、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」ともう。）などの被処理基板に対してプラズマ処理などの基板処理を行う基板処理装置では、プラズマの均一化を目的に、ウェハの外周部にフォーカスリングが配置される。フォーカスリングは、プラズマ処理により消耗する。このため、フォーカスリングは消耗部品・交換部品として扱われている。
しかしながら、フォーカスリングは、高価であり、寿命または交換サイクルが短いほど、ＣＯＣ（Cost Of Consumable）が高額となる。また、フォーカスリングの交換に伴い、基板処理装置のウェットクリーニングを実施する場合、ウェットクリーニングサイクル（ＭＴＢＷＣ：Mean Time Between Wet Cleaning）が短くなり、基板処理装置の稼働率が低下する。そこで、簡易な構成でフォーカスリングの交換サイクルを長期化することが期待されている。
（第１実施形態）
［装置構成］
最初に、基板処理装置について説明する。基板処理装置は、被処理基板に対してプラズマ処理を行う装置である。本実施形態では、基板処理装置を、ウェハに対してプラズマエッチングを行うプラズマ処理装置とした場合を例に説明する。
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成の一例を示す概略断面図である。基板処理装置１００は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器１を有している。処理容器１は、円筒状とされ、例えば、アルミニウム等から構成されている。処理容器１は、プラズマが生成される処理空間を形成する。処理容器１内には、被処理基板であるウェハＷを水平に支持する載置台２が収容されている。本実施形態では、載置台２は、基台３及び静電チャック６を含んでいる。本実施形態では、静電チャック６が基板載置部に対応し、基台３が支持部に対応する。
基台３は、略円柱状を呈し、導電性の金属、例えば、アルミニウム等で構成されている。基台３は、下部電極として機能する。基台３は、絶縁体の支持台４に支持されており、支持台４が処理容器１の底部に設置されている。基台３は、例えば、ねじを介して支持台４に裏面側から締結されている。静電チャック６は、平面視において載置台２の中央に設けられており、ウェハＷを静電吸着するための機能を有している。
静電チャック６は、電極６ａ及び絶縁体６ｂを有している。電極６ａは、絶縁体６ｂの内部に設けられており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。静電チャック６は、電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウェハＷを吸着する。静電チャック６には、１以上のヒータ６ｃが設けられている。ヒータ６ｃは、ヒータ電源１４に接続されている。ヒータ６ｃは、例えば、載置台２の中心を囲むよう環状に延在している。ヒータ６ｃは、例えば、中心領域を加熱するヒータと、中心領域の外側を囲むように環状に延在するヒータとを含んでもよい。この場合、ヒータ６ｃは、ウェハＷの温度を、当該ウェハＷの中心に対して放射方向に位置する複数の領域ごとに、制御することができる。
また、静電チャック６の外側には、環状のフォーカスリング５が設けられている。フォーカスリング５は、例えば、単結晶シリコンで形成されており、基台３に支持されている。
基台３には、給電棒５０が接続されている。給電棒５０には、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、また、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、プラズマ発生用の電源であり、所定の周波数の高周波電力を載置台２の基台３に供給する。第２のＲＦ電源１０ｂは、イオン引き込み用（バイアス用）の電源であり、第１のＲＦ電源１０ａより低い所定周波数の高周波電力を載置台２の基台３に供給する。
基台３の内部には、伝熱媒体用の流路２ｄが形成されており、流路２ｄには、入口配管２ｂ、出口配管２ｃが接続されている。そして、流路２ｄの中に伝熱媒体、例えば、冷却水等の冷媒を循環させることによって、載置台２を所定の温度に制御可能に構成されている。なお、載置台２等を貫通するように、ウェハＷの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのガス供給管が設けられてもよい。ガス供給管は、ガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台２の上面に静電チャック６によって吸着保持されたウェハＷを、所定の温度に制御する。
また、基台３の内部には、１以上のヒータ８が設けられている。ヒータ８は、ヒータ電源９に接続されている。
一方、載置台２の上方には、載置台２に平行に対面するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６と載置台２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。
シャワーヘッド１６は、処理容器１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド１６は、絶縁性部材９５を介して処理容器１の上部に支持される。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えている。本体部１６ａは、導電性材料、例えば、表面が陽極酸化処理されたアルミニウムにより構成されている。本体部１６ａは、下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。
本体部１６ａは、内部にガス拡散室１６ｃが設けられている。本体部１６ａは、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、本体部１６ａの底部に、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。上部天板１６ｂは、当該上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔１６ｅが、ガス通流孔１６ｄと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。
本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。ガス導入口１６ｇには、ガス供給配管１５ａが接続されている。ガス供給配管１５ａの他端には、処理ガスを供給する処理ガス供給源１５が接続される。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ１が設けられている。そして、ガス拡散室１６ｃには、ガス供給配管１５ａを介して処理ガス供給源１５からプラズマエッチングのための処理ガスが供給される。ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。
上記した上部電極としてのシャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。可変直流電源７２は、オン・オフスイッチ７３により給電のオン・オフが可能に構成されている。可変直流電源７２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ７３のオン・オフは、後述する制御部９０によって制御される。例えば、シャワーヘッド１６には、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波が載置台２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際に必要に応じて制御部９０によりオン・オフスイッチ７３がオンとされて、所定の直流電圧が印加される。
また、処理容器１の上部には、処理容器１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。円筒状の接地導体１ａは、上部に天壁を有している。
処理容器１の底部には、排気口８１が形成されている。排気口８１には、排気管８２を介して第１排気装置８３が接続されている。第１排気装置８３は、真空ポンプを有しており、真空ポンプを作動させることにより処理容器１内を所定の真空度まで減圧することができるように構成されている。一方、処理容器１内の側壁には、ウェハＷの搬入出口８４が設けられている。搬入出口８４には、当該搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。
処理容器１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器１にエッチング副生成物（デポ物）が付着することを防止する。デポシールド８６のウェハＷと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９が設けられており、これにより異常放電が防止される。また、デポシールド８６の下端部には、載置台２に沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在に構成されている。
上記構成の基板処理装置１００は、制御部９０によって動作が統括的に制御される。制御部９０には、ＣＰＵを備え基板処理装置１００の各部を制御するプロセスコントローラ９１と、ユーザインターフェース９２と、記憶部９３とが設けられている。
ユーザインターフェース９２は、工程管理者が基板処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、基板処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
記憶部９３には、基板処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ９１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース９２からの指示等にて任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、基板処理装置１００での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体などに格納された状態のものを利用したり、又は、他の装置から、例えば、専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用したりすることも可能である。コンピュータ記憶媒体としては、例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等が挙げられる。
次に、図２を参照して、載置台２の要部構成について説明する。図２は、第１実施形態に係る載置台の概略的な要部構成の一例を示す概略断面図である。
基台３は、例えば、略円柱状を呈し、裏面３ｃ及び裏面３ｃに対向する表面側（上面３ｄ、上面３ｅ）を有する。基台３の表面側には、ウェハＷを載置した際のウェハＷの外周に沿って、環状の溝１３が形成されている。すなわち、溝１３は、基台３の表面に直交する方向からみて環状に形成されている。なお、溝１３は、連続的に環状に形成されていてもよいし、断続的に環状に形成されていてもよい。基台３の上部は、溝１３を介して、基台３の表面に直交する方向からみて中央部分に、円形の基台中央部３ａと、基台３の表面に直交する方向からみて周辺部分に、環状の基台周縁部３ｂとに分離されている。なお、基台３は、複数のパーツで構成してもよい。例えば、基台３は、基台中央部３ａと、基台周縁部３ｂと、基台３の下部側のベース部３ｆとにより構成してもよい。
基台中央部３ａは、静電チャック６を支持する円形の上面３ｄを有している。基台周縁部３ｂは、フォーカスリング５を支持する環状の上面３ｅを有している。上面３ｅは、フォーカスリング５を載置する載置面となる。このように、基台３の表面は、溝１３によって、円形の上面３ｄ及び環状の上面３ｅに分割されている。
上面３ｄ及び上面３ｅの高さは、ウェハＷへの熱の伝達やＲＦ電力と、フォーカスリング５への熱の伝達やＲＦ電力とが一致するように適宜調整される。すなわち、図では、上面３ｄ及び上面３ｅの高さが一致しない場合を例示しているが、両者が一致してもよい。
基台３の内部に形成された流路２ｄは、溝１３よりも基台３の内側に位置する内側の流路２ｅと、溝１３よりも基台３の外縁に位置する外側の流路２ｆとを含む。内側の流路２ｅは、基台中央部３ａの上面３ｄの下方に形成される。外側の流路２ｆは、基台周縁部３ｂの上面３ｅの下方に形成される。すなわち、内側の流路２ｅは、ウェハＷの下方に位置してウェハＷの熱を吸熱するように機能し、外側の流路２ｆは、フォーカスリング５の下方に位置してフォーカスリング５の熱を吸熱するように機能する。なお、内側の流路２ｅと、外側の流路２ｆとを異なる冷却機構に接続し、異なる温度の冷媒を流通させてもよい。
基台３の基台中央部３ａは、上面３ｄ上に静電チャック６を支持する。静電チャック６は、上面３ｄ上に厚さ可変層２０を介して設けられている。静電チャック６は、円板状を呈し、基台中央部３ａ上に設けられている。静電チャック６には、ウェハＷを載置するための載置面６ｄが上面に形成されている。載置面６ｄは、円形を呈し、ウェハＷの裏面と接触して円板状のウェハＷを支持する。さらに、静電チャック６の下端には、静電チャック６の径方向外側へ突出したフランジ部６ｅが形成されている。すなわち、静電チャック６は、側面の位置に応じて外径が異なる。また、静電チャック６は、絶縁体６ｂの間に電極６ａ及びヒータ６ｃを介在させて構成されている。図中では、電極６ａの下方にヒータ６ｃが介在している。ヒータ６ｃによって載置面６ｄが加熱制御される。
基台３の基台周縁部３ｂは、上面３ｅ上にフォーカスリング５を支持する。なお、基台周縁部３ｂとフォーカスリング５との間には、接着層を設けてもよい。フォーカスリング５は、円環状の部材であって、基台周縁部３ｂ上に設けられている。フォーカスリング５の内側側面には、径方向内側へ突出した凸部５ａが形成されている。すなわち、フォーカスリング５は、内側側面の位置に応じて内径が異なる。例えば、凸部５ａが形成されていない箇所の内径は、ウェハＷの外径及び静電チャック６のフランジ部６ｅの外径よりも大きい。一方、凸部５ａが形成された箇所の内径は、静電チャック６のフランジ部６ｅの外径よりも小さく、かつ、静電チャック６のフランジ部６ｅが形成されていない箇所の外径よりも大きい。
フォーカスリング５は、凸部５ａが静電チャック６のフランジ部６ｅの上面と離間し、かつ、静電チャック６の側面からも離間した状態となるように基台周縁部３ｂ上面に配置される。すなわち、フォーカスリング５の凸部５ａの下面と静電チャック６のフランジ部６ｅの上面との間、フォーカスリング５の凸部５ａの側面と静電チャック６のフランジ部６ｅが形成されていない側面との間には、隙間が形成されている。そして、フォーカスリングの凸部５ａは、溝１３の上方に位置する。すなわち、載置面６ｄと直交する方向からみて、凸部５ａは、溝１３と重なる位置に存在し該溝１３を覆っている。これにより、プラズマが溝１３へ進入することを防止することができる。
静電チャック６と基台中央部３ａとの間には、厚さ可変層２０が設けられている。厚さ可変層２０は、所定の処理により膨張または収縮して厚さが変化する。本実施形態では、厚さ可変層２０は、収縮材料が配合されており、高温時に収縮材料が収縮して不可逆的に厚さが減少する。収縮材料としては、例えば、電子線架橋ポリオレフィン樹脂、電子線架橋ポリ塩化ビニル樹脂、電子線架橋ポリフッ化ビニリデン樹脂、電子線架橋フッ素エラストマー樹脂などが挙げられる。収縮材料には、収縮する温度範囲や収縮率がことなるものがある。なお、厚さ可変層２０は、静電チャック６と基台中央部３ａとを接着する接着層として機能してもよい。例えば、厚さ可変層２０は、収縮材料を含んだシートの表面及び裏面に接着剤を塗布した構成として、静電チャック６と基台中央部３ａとを接着してもよい。接着剤としては、例えばシリコーン系、エポキシ系、又はアクリル系の接着剤を適宜用いることが可能である。
収縮材料の一例を説明する。図３Ａは、第１実施形態に係る収縮材料の温度による収縮の一例を示す図である。図３Ａは、収縮材料として、電子線架橋ポリオレフィン樹脂を用いた場合の温度と収縮率の関係を示している。なお、図３Ａでは、収縮率に対する温度誤差を±５℃程度として示している。図３Ａに示した電子線架橋ポリオレフィン樹脂は、約６０℃で収縮を開始し、約９０℃で５５％収縮しており、約６０℃から約９０℃の温度範囲で温度に応じて収縮する。
図３Ｂは、第１実施形態に係る収縮材料の温度による収縮の一例を示す図である。図３Ｂは、収縮材料として、電子線架橋ポリオレフィン樹脂を用いた場合の温度と収縮率の関係を示している。なお、図３Ｂでは、収縮率に対する温度誤差を±５℃程度として示している。図３Ｂに示した電子線架橋ポリオレフィン樹脂は、約６０℃で収縮を開始し、約１２０℃で７５％収縮しており、約６０℃から約１２０℃の温度範囲で温度に応じて収縮する。
例えば、厚さ可変層２０を、図３Ａに示す特徴を持つ電子線架橋ポリオレフィン樹脂からなる、厚さが４ｍｍのシートとする。この場合、室温においては、厚さ可変層２０の厚さは、４ｍｍであるが、９０℃以上に加熱することで収縮し、その厚さを２．２ｍｍに変化させることができる。
厚さ可変層２０は、収縮材料を配合したことにより、温度に応じて収縮し、静電チャック６を下降させる。また、厚さ可変層２０は、配合する収縮材料の種類や配合量を調整することにより、収縮する温度範囲や、温度ごとの収縮率を変更できる。その他、可変層２０を構成する材料としては、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂) 、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂を適宜用いることとしてもよい。
図２に戻る。基台中央部３ａは、内部に、厚さ可変層２０に対応してヒータ８が設けられている。例えば、基台中央部３ａは、流路２ｅよりも上側に、厚さ可変層２０に対向するようにヒータ８が設けられている。ヒータ８は、図１に示したヒータ電源９からの電力供給により発熱する。制御部９０は、ヒータ電源９からヒータ８へ供給する電力を制御してヒータ８の温度を制御する。制御部９０は、ヒータ８の温度を制御して、厚さ可変層２０の収縮率を制御することで、静電チャック６を下降させる下降量を制御できる。
次に、第１実施形態に係る基板処理装置１００の作用及び効果を説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、第１実施形態の作用及び効果の一例を説明する図である。
基板処理装置１００では、プラズマエッチングなどのプラズマ処理を行うと、フォーカスリング５が消耗する。そして、基板処理装置１００では、フォーカスリング５が消耗すると、フォーカスリング５付近のプラズマシース（Sheath）の厚さが減ってウェハＷに対するプラズマシースの高さが変わり、処理特性が変動する。例えば、新品のフォーカスリング５では、図５Ａに示すように、フォーカスリング５の上面とウェハＷの上面とでプラズマシースの高さがフラットになり、プラスの電荷を有するイオンが垂直にウェハＷに入射してホールが正常にエッチングされる。
しかし、フォーカスリング５が消耗すると、図５Ｂに示すように、フォーカスリング５上部のプラズマシースの高さが低下して、ウェハＷに対して、プラスの電荷を有するイオンの入射角が変化する。このようにプラスの電荷を有するイオンの入射角が変化することで、エッチング特性が変化する。例えば、ウェハＷの周辺部でエッチングされるホールにTiltingといった形状異常が発生する。Tiltingとは、ホールが斜めにエッチングされる異常である。
そこで、制御部９０は、所定のタイミングごとに、ヒータ８の温度を制御して、厚さ可変層２０の厚さを減少させることで、静電チャック６を下降させる。例えば、プラズマ処理を実施した処理時間ごとに、フォーカスリング５の上面とウェハＷの上面とでプラズマシースの高さがフラットになる厚さ可変層２０の収縮率を予め求める。そして、処理時間ごとに、求めた収縮率が得られるヒータ８の温度を、厚さ可変層２０の厚さの制御情報として記憶部９３に記憶させておく。プロセスコントローラ９１は、プラズマ処理を所定時間実施したタイミングごと、記憶部９３に記憶された制御情報からプラズマ処理の処理時間に対応したヒータ８の温度を読み出す。プロセスコントローラ９１は、ヒータ８が読み出した温度となるようにヒータ電源９からの電力供給を制御する。また、例えば、ウェハＷにプラズマ処理を実施した処理枚数ごとに、フォーカスリング５の上面とウェハＷの上面とでプラズマシースの高さがフラットになる厚さ可変層２０の収縮率を予め求める。そして、処理枚数ごとに、求めた収縮率が得られるヒータ８の温度を、厚さ可変層２０の厚さの制御情報として記憶部９３に記憶させておく。プロセスコントローラ９１は、ウェハＷにプラズマ処理を一定枚数実施したタイミングごとに、記憶部９３に記憶された制御情報からウェハＷの処理枚数に対応したヒータ８の温度を読み出す。プロセスコントローラ９１は、ヒータ８が読み出した温度となるようにヒータ電源９からの電力供給を制御する。
これにより、厚さ可変層２０の厚さが減少して静電チャック６が下降する。この結果、図５Ｃに示すように、フォーカスリング５の上面とウェハＷの上面とでプラズマシースの高さがフラットになり、プラスの電荷を有するイオンが垂直にウェハＷに入射してホールが正常にエッチングされるようになる。これにより、フォーカスリング５を継続して使用できるため、フォーカスリング５の交換サイクルを長期化することができる。
このように、基板処理装置１００は、厚さ可変層２０の厚さを減少させるという簡単な構成で、フォーカスリング５の交換サイクルを長期化することができる。
なお、基板処理装置１００によりエッチングされたウェハＷのホールの形状を外部の計測装置で計測してもよい。そして、制御部９０は、計測装置による計測結果に基づいて、ヒータ８の温度を制御して、厚さ可変層２０の厚さを減少させ、静電チャック６を下降させてもよい。
図６は、第１実施形態に係る厚さ可変層２０の厚さの制御の流れを示す図である。フォーカスリング（ＦＲ）５は、プラズマエッチングなどのプラズマ処理の処理時間に応じて消耗する。これにより、ウェハＷの上面とフォーカスリング５の上面との高さの差が大きくなる。そこで、制御部９０は、所定のタイミングごとに、ヒータ８をオンにして厚さ可変層２０の収縮材料を収縮させて厚さ可変層２０の厚さを減少させ、ウェハＷの上面とフォーカスリング５の上面との高さの差が、当初の差となるように静電チャック６を下降させる。これにより、プラズマ処理の処理時間に応じてフォーカスリング５が消耗する場合でも、ウェハＷの上面とフォーカスリング５の上面との高さの差を小さく維持できる。
ここで、例えば、基板処理装置１００が、アクチュエータで駆動するメカニカルな機構によって静電チャック６を昇降させる構成とした場合を想定する。メカニカルな機構では、昇降の限界精度が６μｍ程度となり、６μｍを上回る精密な精度で静電チャック６を昇降させることは困難である。
一方、実施形態に係る厚さ可変層２０は、収縮量を微細に調整できるため、静電チャック６を精密な精度で昇降させることができる。
例えば、収縮完了温度の異なる複数の収縮材料を混ぜてシート状にしたシートを厚さ可変層２０として静電チャック６と基台中央部３ａとの間に配置する。例えば、収縮完了温度が９０℃、１１０℃、１３０℃、１５０℃のタイプを混合する。各収縮材料の収縮開始温度は、エッチングのプロセス温度よりも高くなるようにする。この例では、エッチングのプロセス温度は、６０℃以下とする。なお、収縮完了温度の異なる複数の収縮材料のシートを積層してもよい。また、収縮材料の収縮する方向が決まっている場合、収縮する向きが、静電チャック６を昇降させる方向と一致するように配置する。
具体的を挙げて説明する。例えば、図３Ａに示した収縮完了温度９０℃、収縮率５５％の電子線架橋ポリオレフィン樹脂は、膜厚１ｍｍの樹脂シート（ポリオレフィン樹脂シート）とした場合、９０℃以上に加熱することで膜厚が０．４５ｍｍになる。この性質を利用する。
例えば、厚さ可変層２０として、収縮完了温度の異なる以下に示すシート１〜４を積層してシートＡを形成する。
シート１：収縮完了温度９０℃、収縮率５５％、膜厚１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シート２：収縮完了温度１１０℃、収縮率５５％、膜厚１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シート３：収縮完了温度１３０℃、収縮率５５％、膜厚１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シート４：収縮完了温度１５０℃、収縮率５５％、膜厚１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シートＡは、室温で４ｍｍであるが、１００℃に加熱すると膜厚が３．４５ｍｍとなる。また、シートＡは、１２０℃に加熱すると膜厚が２．９０ｍｍとなる。また、シートＡは、１４０℃に加熱すると膜厚が２．３５ｍｍとなる。また、シートＡは、１６０℃に加熱すると膜厚が１．８０ｍｍとなる。よって、シートＡは、１００℃〜１６０℃の間の２０℃ごとに５５０μｍ刻みで駆動することができる。この様子を図４に示す。
また、より小さい刻みで厚さを変更させることができる。例えば、厚さ可変層２０として、収縮完了温度の異なる以下に示すシート５〜８を積層してシートＢを形成する。
シート５：収縮完了温度９０℃、収縮率５５％、膜厚０．１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シート６：収縮完了温度１１０℃、収縮率５５％、膜厚０．１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シート７：収縮完了温度１３０℃、収縮率５５％、膜厚０．１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シート８：収縮完了温度１５０℃、収縮率５５％、膜厚０．１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シートＢは、室温で０．４ｍｍであるが、１００℃に加熱すると膜厚が０．３４５ｍｍとなる。また、シートＢは、１２０℃に加熱すると膜厚が０．２９０ｍｍとなる。また、シートＢは、１４０℃に加熱すると膜厚が０．２３５ｍｍとなる。また、シートＢは、１６０℃に加熱すると膜厚が０．１８０ｍｍとなる。よって、シートＢは、１００℃〜１６０℃の間の２０℃ごとに５５μｍ刻みで駆動することができる。
また、さらに小さい刻みで厚さを変更させることができる。例えば、厚さ可変層２０として、収縮完了温度の異なる以下に示すシート９〜１２を積層してシートＣを形成する。
シート９：収縮完了温度９０℃、収縮率５５％、膜厚０．０１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シート１０：収縮完了温度１１０℃、収縮率５５％、膜厚０．０１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シート１１：収縮完了温度１３０℃、収縮率５５％、膜厚０．０１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シート１２：収縮完了温度１５０℃、収縮率５５％、膜厚０．０１ｍｍのポリオレフィン樹脂シート
シートＣは、室温で０．０４ｍｍであるが、１００℃に加熱すると膜厚が０．０３４５ｍｍとなる。また、シートＣは、１２０℃に加熱すると膜厚が０．０２９０ｍｍとなる。また、シートＣは、１４０℃に加熱すると膜厚が０．０２３５ｍｍとなる。また、シートＣは、１６０℃に加熱すると膜厚が０．０１８０ｍｍとなる。よって、シートＣは、１００℃〜１６０℃の間の２０℃ごとに５．５μｍ刻みで駆動することができる。
次に、積層ではなく混合したケースを例示する。例えば、厚さ可変層２０として、収縮完了温度の異なる以下に示す材料１〜５からなる樹脂により厚さ１ｍｍのシートＤを形成する。
材料１：収縮完了温度９０℃、収縮率５５％のポリオレフィン樹脂を１％
材料２：収縮完了温度１１０℃、収縮率５５％のポリオレフィン樹脂を１％
材料３：収縮完了温度１３０℃、収縮率５５％のポリオレフィン樹脂を１％
材料４：収縮完了温度１５０℃、収縮率５５％のポリオレフィン樹脂を１％
材料５：非収縮性の樹脂を９６％
シートＤは、室温で１ｍｍであるが、１００℃に加熱すると膜厚が０．９９４５ｍｍとなる。また、シートＤは、１２０℃に加熱すると膜厚が０．９８９０ｍｍとなる。また、シートＤは、１４０℃に加熱すると膜厚が０．９８３５ｍｍとなる。また、シートＤは、１６０℃に加熱すると膜厚が０．９７８０ｍｍとなる。よって、シートＤは、１００℃〜１６０℃の間の２０℃ごとに５．５μｍ刻みで駆動することができる。
また、より小さい刻みで厚さを変更させることができる。例えば、厚さ可変層２０として、収縮完了温度の異なる以下に示す材料６〜１０からなる樹脂により厚さ１ｍｍのシートＥを形成する。
材料６：収縮完了温度９０℃、収縮率５５％のポリオレフィン樹脂を０．１％
材料７：収縮完了温度１１０℃、収縮率５５％のポリオレフィン樹脂を０．１％
材料８：収縮完了温度１３０℃、収縮率５５％のポリオレフィン樹脂を０．１％
材料９：収縮完了温度１５０℃、収縮率５５％のポリオレフィン樹脂を０．１％
材料１０：非収縮性の樹脂を９９．６％
シートＥは、室温で１ｍｍであるが、１００℃に加熱すると膜厚が０．９９９４５ｍｍとなる。また、シートＥは、１２０℃に加熱すると膜厚が０．９９８９０ｍｍとなる。また、シートＥは、１４０℃に加熱すると膜厚が０．９９８３５ｍｍとなる。また、シートＥは、１６０℃に加熱すると膜厚が０．９９７８０ｍｍとなる。よって、シートＥは、１００℃〜１６０℃の間の２０℃ごとに０．５５μｍ刻みで駆動することができる。
次に、収縮開始温度と収縮完了温度の幅が広いケースを説明する。例えば、厚さ可変層２０として、図３Ｂに示したような、収縮開始温度６０℃、収縮完了温度１２０℃、収縮率７５％のポリオレフィン樹脂を、収縮完了温度１４０℃のポリオレフィン樹脂に１％を混合した樹脂により厚さ１ｍｍのシートＦを形成する。
シートＦは、室温で１ｍｍであるが、７０℃に加熱すると膜厚が０．０００５ｍｍ(０．５μm)収縮する。また、シートＦは、１００℃に加熱すると膜厚が０．００６５ｍｍ(６．５μｍ)収縮する。また、シートＦは、１３０℃に加熱すると膜厚が０．００７５ｍｍ(７．５μｍ)収縮する。シートＦは、７０〜１００℃の範囲において、温度と膜厚との関係は直線的とみなすと、１℃あたりの膜厚収縮が０．２μｍとなる。
このように、実施形態に係る厚さ可変層２０は、収縮量を微細に調整できるため、静電チャック６を精密な精度で昇降させることができる。なお、厚さ可変層２０は、上述のように収縮量を微細に調整した場合、静電チャック６を精密な精度で昇降させることができるが、全体のストローク（可動域）が小さい欠点がある。そこで、基板処理装置１００は、静電チャック６の高さの制御にメカニカルな機構と厚さ可変層２０を併用して使用もよい。例えば、基板処理装置１００は、静電チャック６を下降させる下降幅が大きい場合、メカニカルな機構で粗く調整し、厚さ可変層２０で微調整するようにしてもよい。
また、静電チャック６内部の電極６ａと基台３内部のヒータ８を電極として、それらの間の静電容量を測ることにより、厚さ可変層２０の膜厚を測定するように構成してもよい。ここで、厚さ可変層２０の厚さをｄ、電極６ａとヒータ８との間の静電容量をＣとすると、Ｃがｄに反比例する性質を利用することができる。
このように、本実施形態に係る基板処理装置１００は、静電チャック６（基板載置部）と、基台３（支持部）と、厚さ可変層２０と、制御部９０とを有する。静電チャック６は、ウェハＷを載置する載置面が上面に設けられている。基台３は、内部に伝熱媒体用の流路２ｄが形成され、静電チャック６を支持する。厚さ可変層２０は、静電チャック６と基台３との間に設けられ、所定の処理により収縮して厚さが変化する。制御部９０は、所定の処理を実施して厚さ可変層２０の厚さを制御する。これにより、基板処理装置１００は、簡易な構成でフォーカスリング５の交換サイクルを長期化することができる。
また、厚さ可変層２０は、所定の処理により収縮して不可逆的に厚さが変化する。これにより、基板処理装置１００は、メカニカルな機構などの複雑な構成を設けることなく、厚さ可変層２０により静電チャック６の高さを調整できる。
また、厚さ可変層２０は、温度に応じて収縮して厚さが変化する。基台３は、厚さ可変層２０に対応してヒータ８が内部に設けられている。制御部９０は、所定の処理として、ヒータ８による加熱により厚さ可変層２０の温度を制御して厚さ可変層２０の厚さを制御する。これにより、基板処理装置１００は、ヒータ８による加熱で厚さ可変層２０の温度を制御するという簡易な制御で厚さ可変層２０の厚さを制御でき、静電チャック６の高さを調整できる。
また、厚さ可変層２０は、温度に応じて収縮して厚さが減少する。制御部９０は、所定のタイミングごとに、ヒータ８による加熱により厚さ可変層２０の温度を制御して厚さ可変層２０の厚さを減少させる制御を行う。これにより、基板処理装置１００は、プラズマ処理の処理時間に応じてフォーカスリング５が消耗する場合でも、ウェハＷの上面とフォーカスリング５の上面との高さの差を小さく維持できる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る基板処理装置１００の概略的構成は、図１に示した第１実施形態に係る基板処理装置１００の構成と同様であるため、説明を省略する。
図７は、第２実施形態に係る載置台の概略的な要部構成の一例を示す概略断面図である。第２実施形態に係る載置台２の要部構成は、図２に示す第１実施形態に係る載置台２の要部構成と一部同様であるため、同様の部分には、同一の符号を付し、主に異なる点について説明をおこなう。
第２実施形態に係る載置台２では、基台周縁部３ｂとフォーカスリング５との間に、厚さ可変層３０が設けられている。厚さ可変層３０は、所定の処理により膨張または収縮する。本実施形態では、厚さ可変層３０は、膨張材料が配合されており、高温時に膨張材料が膨張して不可逆的に厚さが増加する。膨張材料としては、例えば、膨張黒鉛（層間化合物処理を施した鱗片状黒鉛）、シリコンゴムなどが挙げられる。シリコンゴムは、例えば、主鎖がシロキサン結合であり、側鎖がメチル基である。膨張黒鉛は、加熱されることにより層間に入れられた物質が燃焼・ガス化して層と層の間を押し広げることで膨張する。シリコンゴムは、加熱すると、シロキサン結合又はメチル基の結合が熱劣化により切断される。これにより、主鎖に多数の架橋が生成される。架橋は再結合するものの、結合角が変化してシロキサン構造を維持しにくくなるため、ポリマー構造が崩れ、膨張する傾向になる。さらに温度を上昇させると、主鎖であるシロキサン結合が熱劣化により切断され、ポリマー構造の崩壊が加速し、さらなる膨張が進行する。なお、厚さ可変層３０は、基台周縁部３ｂとフォーカスリング５とを接着する接着層として機能してもよい。例えば、厚さ可変層３０は、膨張材料を含んだシートの表面及び裏面に接着剤を塗布した構成として、基台周縁部３ｂとフォーカスリング５とを接着してもよい。
例えば、厚さ可変層３０を、厚さが１ｍｍの膨張黒鉛のシートとする。図８は、第２実施形態に係る厚さ可変層３０の温度と膜厚の変化の一例を示す図である。この場合、厚さ可変層３０は、図８に示すように、約１７０℃で１ｍｍから膨張を開始し、約２６０℃で４ｍｍと４００％膨張しており、約１７０℃から約２６０℃の温度範囲で温度に応じて膨張する。
厚さ可変層３０は、膨張材料を配合したことにより、温度に応じて膨張し、フォーカスリング５を上昇させる。また、厚さ可変層３０は、配合する膨張材料の種類や配合量を調整することにより、膨張する温度範囲や、温度ごとの膨張率を変更できる。
図７に戻る。基台周縁部３ｂは、内部に、厚さ可変層３０に対応してヒータ３１が設けられている。例えば、基台周縁部３ｂは、流路２ｆ、流路２ｅよりも上側に、厚さ可変層３０に対向するようにヒータ３１が設けられている。ヒータ３１は、図１に示したヒータ電源９から電力供給により発熱する。制御部９０は、ヒータ電源９からヒータ３１へ供給する電力を制御してヒータ３１の温度を制御する。制御部９０は、ヒータ３１の温度を制御して、厚さ可変層３０の膨張率を制御することで、フォーカスリング５を上昇させる上昇量を制御できる。
次に、第２実施形態に係る基板処理装置１００の作用及び効果を説明する。図９Ａ〜図９Ｃは、第２実施形態の作用及び効果を説明する概要図である。
基板処理装置１００では、プラズマエッチングなどのプラズマ処理を行うと、フォーカスリング５が消耗する。そして、基板処理装置１００では、フォーカスリング５が消耗すると、フォーカスリング５付近のプラズマシース（Sheath）の厚さが減ってウェハＷに対するプラズマシースの高さが変わり、処理特性が変動する。例えば、新品のフォーカスリング５では、図９Ａに示すように、フォーカスリング５の上面とウェハＷの上面とでプラズマシースの高さがフラットになり、プラスの電荷を有するイオンが垂直にウェハＷに入射してホールが正常にエッチングされる。
しかし、フォーカスリング５が消耗すると、図９Ｂに示すように、フォーカスリング５上部のプラズマシースの高さが低下して、ウェハＷの周辺部に対して、プラスの電荷を有するイオンの入射角が変化する。このようにプラスの電荷を有するイオンの入射角が変化することで、エッチング特性が変化する。例えば、ウェハＷの周辺部でエッチングされるホールにTiltingといった形状異常が発生する。Tiltingとは、ホールが斜めにエッチングされる異常である。
そこで、制御部９０は、所定のタイミングごとに、ヒータ８、３１の温度を制御して、厚さ可変層２０の厚さを減少させて静電チャック６を下降させると共に、厚さ可変層３０の厚さを増加させてフォーカスリング５を上昇させる。例えば、プラズマ処理を実施した処理時間ごとに、フォーカスリング５の上面とウェハＷの上面とでプラズマシースの高さがフラットになる厚さ可変層２０の収縮率と厚さ可変層３０の膨張率を求める。そして、処理時間ごとに、求めた厚さ可変層２０の収縮率が得られるヒータ８の温度と厚さ可変層３０の膨張率が得られるヒータ３１の温度を、厚さ可変層２０と厚さ可変層３０の厚さの制御情報として記憶部９３に記憶させておく。プロセスコントローラ９１は、プラズマ処理を所定時間実施したタイミングごとに、記憶部９３に記憶された制御情報からプラズマ処理の処理時間に対応したヒータ８、３１の温度をそれぞれ読み出す。そして、プロセスコントローラ９１は、ヒータ８、３１が読み出したそれぞれの温度となるようにヒータ電源９からの電力供給を制御する。また、例えば、ウェハＷにプラズマ処理を実施した処理枚数ごとに、フォーカスリング５の上面とウェハＷの上面とでプラズマシースの高さがフラットになる厚さ可変層２０の収縮率と厚さ可変層３０の膨張率を求める。そして、処理枚数ごとに、求めた厚さ可変層２０の収縮率が得られるヒータ８の温度と厚さ可変層３０の膨張率が得られるヒータ３１の温度を、厚さ可変層２０と厚さ可変層３０の厚さの制御情報として記憶部９３に記憶させておく。プロセスコントローラ９１は、ウェハＷにプラズマ処理を一定枚数実施したタイミングごとに、記憶部９３に記憶された制御情報からウェハＷの処理枚数に対応したヒータ８、３１の温度をそれぞれ読み出す。そして、プロセスコントローラ９１は、ヒータ８、３１が読み出したそれぞれの温度となるようにヒータ電源９からの電力供給を制御する。
これにより、厚さ可変層２０の厚さが減少して静電チャック６が下降すると共に、厚さ可変層３０の厚さが増加してフォーカスリング５が上昇する。この結果、図９Ｃに示すように、フォーカスリング５の上面とウェハＷの上面とでプラズマシースの高さがフラットになり、プラスの電荷を有するイオンが垂直にウェハＷに入射してホールが正常にエッチングされるようになる。これにより、フォーカスリング５を継続して使用できるため、フォーカスリング５の交換サイクルを長期化することができる。
このように、基板処理装置１００は、厚さ可変層２０の厚さを減少させ、厚さ可変層３０の厚さを増加させるという簡単な構成で、フォーカスリング５の交換サイクルを長期化することができる。
なお、基板処理装置１００によりエッチングされたウェハＷのホールの形状を外部の計測装置で計測してもよい。そして、制御部９０は、計測装置による計測結果に基づいて、ヒータ８、３１の温度を制御して、厚さ可変層２０の厚さを減少させて静電チャック６を下降させる共に、厚さ可変層３０の厚さを増加させてフォーカスリング５を上昇させてもよい。
ここで、例えば、基板処理装置１００がメカニカルな機構によりフォーカスリング５を昇降させる構成とした場合を想定する。メカニカルな機構では、昇降の限界精度が６μｍ程度となり、６μｍを上回る精密な精度でフォーカスリング５を昇降させることは困難である。
一方、実施形態に係る厚さ可変層３０では、膨張量を微細に調整できるため、フォーカスリング５を精密な精度で上昇させることができる。
具体的を挙げて説明する。例えば、図８に示した膨張開始温度１７０℃、膨張完了温度２６０℃の膨張黒鉛は、膜厚１ｍｍのシートとした場合、２００℃で膜厚が２ｍｍとなり、２３０℃で膜厚が３ｍｍとなり、２６０℃以上で膜厚が４ｍｍになる。この性質を利用する。
例えば、厚さ可変層３０として、図８に示した膨張黒鉛を１%含んだ樹脂によりシートＧを形成する。
シートＧは、２００℃に加熱すると膜厚が１．０２ｍｍとなる。また、シートＧは、２３０℃に加熱すると膜厚が１．０３ｍｍとなる。また、シートＧは、２６０℃に加熱すると膜厚が１．０４ｍｍとなる。よって、シートＧは、２００℃〜２６０℃の間の３０℃ごとに４０μｍ刻みで駆動することができる。
また、より小さい刻みで厚さを変更させることができる。例えば、厚さ可変層３０として、図８に示した膨張黒鉛を０．１%含んだ樹脂によりシートＨを形成する。
シートＨは、２００℃に加熱すると膜厚が１．００２ｍｍとなる。また、シートＨは、２３０℃に加熱すると膜厚が１．００３ｍｍとなる。また、シートＨは、２６０℃に加熱すると膜厚が１．００４ｍｍとなる。よって、シートＨは、２００℃〜２６０℃の間の３０℃ごとに４μｍ刻みで駆動することができる。
このように、実施形態に係る厚さ可変層３０は、膨張量を微細に調整できるため、フォーカスリング５を精密な精度で上昇させることができる。なお、上述のように膨張量を微細に調整した場合、フォーカスリング５を精密な精度で上昇させることができるが、全体のストロークが小さい欠点がある。基板処理装置１００は、フォーカスリング５の高さの制御にメカニカルな機構と厚さ可変層３０を併用して使用もよい。例えば、基板処理装置１００は、フォーカスリング５を上昇させる上昇幅が大きい場合、メカニカルな機構で粗く調整し、厚さ可変層２０で微調整するようにしてもよい。
このように、本実施形態に係る基板処理装置１００は、基台周縁部３ｂ（フォーカスリング載置部）と、厚さ可変層３０（第２の厚さ可変層）とをさらに有する。基台周縁部３ｂは、静電チャック６の周囲に設けられ、フォーカスリング５を載置する載置面が上面に設けられている。厚さ可変層３０は、フォーカスリング５と基台周縁部３ｂとの間に設けられ、所定の処理により膨張して厚さが変化する。制御部９０は、所定の処理を実施して厚さ可変層３０の厚さを制御する。これにより、本実施形態に係る基板処理装置１００は、簡易な構成でフォーカスリング５の交換サイクルを長期化することができる。
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上述した実施形態では、基板処理装置１００をプラズマエッチングを行うプラズマ処理装置とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基板処理装置１００は、成膜や膜質の改善を行う基板処理装置であってもよい。また、上述した基板処理装置１００は、容量結合型のプラズマ処理装置であったが、厚さ可変層２０、３０は任意のプラズマ処理装置に採用され得る。例えば、基板処理装置１００は、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波によってガスを励起させるプラズマ処理装置のように、任意のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。
また、上述した実施形態では、厚さ可変層２０に収縮材料を配合して不可逆的に厚さを減少させる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基板処理装置１００は、厚さ可変層２０に膨張材料を配合して不可逆的に厚さを増加させるものとしてもよい。例えば、基板処理装置１００では、新品のフォーカスリング５の厚さが標準よりも厚い場合、フォーカスリング５付近のプラズマシースの高さがウェハＷの上面付近よりも高くなり、プラスの電荷を有するイオンの入射角が変化する。このようにプラスの電荷を有するイオンの入射角が変化することで、エッチング特性が変化する。例えば、ウェハＷ周辺部でエッチングされるホールにTiltingといった形状異常が発生する。この場合、基板処理装置１００は、厚さ可変層２０を膨張させて厚さを増加させ、静電チャック６を上昇させる。これにより、フォーカスリング５の上面とウェハＷの上面とでプラズマシースの高さがフラットになり、プラスの電荷を有するイオンが垂直にウェハＷに入射してホールが正常にエッチングされるようになる。また、基板処理装置１００は、厚さ可変層２０の厚さを増加させることで、意図的に処理特性を変化させることもできる。
また、上述した実施形態では、厚さ可変層３０に膨張材料を配合して不可逆的に厚さを増加させる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基板処理装置１００は、厚さ可変層３０に収縮材料を配合して不可逆的に厚さを減少せるものとしてもよい。例えば、基板処理装置１００は、厚さ可変層２０よりも厚さ可変層３０の収縮率を小さくすることにより、厚さ可変層２０と厚さ可変層３０を収縮させて厚さを減少させた場合でも、相対的にウェハＷよりもフォーカスリング５を上昇させることができる。また、基板処理装置１００は、厚さ可変層３０の厚さを減少させることで、意図的に処理特性を変化させることもできる。
また、上述した実施形態では、収縮材料及び膨張材料が温度に応じて膨張、収縮する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、収縮材料及び膨張材料は、プラズマ処理など他の処理により、膨張、収縮する材料であってもよい。例えば、金属材料には、酸素と結合して膨張するものがある。例えば、基板処理装置１００は、酸素と結合して膨張する金属材料を厚さ可変層３０の膨張材料として使用する。そして、基板処理装置１００は、シャワーヘッド１６から酸素ガスを供給し、酸素プラズマを発生させ、酸素プラズマの酸素ラジカルを厚さ可変層３０の金属材料に結合させて膨張させ、厚さ可変層３０の厚さを増加させてもよい。この場合、金属材料には、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗのいずれかの金属元素を含むこととしてもよい。さらに別の例では、水素を吸収することで体積が膨張する、水素吸蔵合金を含んだ材料を用いることとしてもよい。例えば、基板処理装置１００は、水素と結合して膨張する金属材料を厚さ可変層３０の膨張材料として使用する。そして、基板処理装置１００は、シャワーヘッド１６から水素ガスを供給し、水素を厚さ可変層３０の金属材料に吸収させて膨張させ、厚さ可変層３０の厚さを増加させてもよい。
また、上述した実施形態では、被処理基板を半導体ウェハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、被処理基板は、シリコンであっても、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体でもよく、さらに、半導体ウェハに限定されず、液晶表示装置等のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に用いるガラス基板や、セラミック基板等であってもよい。
また、上述した実施形態では、基台中央部３ａ及び基台周縁部３ｂが溝１３により分割されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基台中央部３ａ及び基台周縁部３ｂが物理的に連続しており、基台周縁部３ｂがフォーカスリング５を支持していてもよい。
１ 処理容器
２ 載置台
２ｄ 流路
３ 基台
３ａ 基台中央部
３ｂ 基台周縁部
３ｆ ベース部
５ フォーカスリング
６ 静電チャック
８ ヒータ
９ ヒータ電源
２０ 厚さ可変層
３０ 厚さ可変層
３１ ヒータ
９０ 制御部
９１ プロセスコントローラ
９２ ユーザインターフェース
９３ 記憶部
１００ 基板処理装置
Ｗ ウェハ

Claims (6)

  1. 被処理基板を載置する載置面が上面に設けられた基板載置部と、
    内部に伝熱媒体用の流路が形成され、前記基板載置部を支持する支持部と、
    前記基板載置部と前記支持部との間に設けられ、所定の処理により膨張または収縮して厚さが変化する厚さ可変層と、
    前記所定の処理を実施して前記厚さ可変層の厚さを制御する制御部と、
    を有することを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記厚さ可変層は、前記所定の処理により膨張または収縮して不可逆的に厚さが変化する
    ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記厚さ可変層は、温度に応じて膨張または収縮して厚さが変化し、
    前記支持部は、前記厚さ可変層に対応してヒータが内部に設けられ、
    前記制御部は、前記所定の処理として、前記ヒータによる加熱により前記厚さ可変層の温度を制御して前記厚さ可変層の厚さを制御する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記厚さ可変層は、温度に応じて収縮して厚さが減少し、
    前記制御部は、所定のタイミングごとに、前記ヒータによる加熱により前記厚さ可変層の温度を制御して前記厚さ可変層の厚さを減少させる制御を行う
    ことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板載置部の周囲に設けられ、フォーカスリングを載置する載置面が上面に設けられたフォーカスリング載置部と、
    前記フォーカスリングと前記フォーカスリング載置部との間に設けられ、前記所定の処理により膨張または収縮して厚さが変化する第２の厚さ可変層とをさらに有し、
    前記制御部は、前記所定の処理を実施して前記第２の厚さ可変層の厚さを制御する
    ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の基板処理装置。
  6. 被処理基板を載置する載置面が上面に設けられた基板載置部と、内部に伝熱媒体用の流路が形成され、前記基板載置部を支持する支持部との間に設けられ、所定の処理により膨張または収縮して厚さが変化する厚さ可変層に対して、前記所定の処理を実施して前記厚さ可変層の厚さを制御する
    ことを特徴とするプラズマシースの高さ制御方法。
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